Курс лекций по предмету «Технология обогащения нерудных полезных ископаемых» для магистров по специальности 5А540205 «Обогащение полезных ископаемых» (стр. 14 )

Гиммельфарбом классификация делит фосфоритовые месторождения на три типа: - платформенные, геосинклинальные (осадочных фосфоритов) и третий тип месторождения метаморфогенных фосфоритов. Каждый из первых двух типов месторождений подразделяется по крупности фосфоритоносных компонентов на три подтипа: месторождения желваковых, зернистых и ракушечных и пластовых (микрозернистых) фосфоритов. В настоящие время известно более 20 крупных фосфоритовых бассейнов, на которых сосредоточено около 95% мировой добычи фосфоритов. К наиболее крупным месторождениям относится Каратауский фосфоритоносный бассейн. На территории Каратауского фосфоритоносного бассейна выявлено 45 месторождений, при этом основные промышленные запасы руд сосредоточены на пяти главнейших месторождениях Чулактау, Аксай, Джанатас, Какджон и Коксу (табл.1). Фосфоритные руды подразделяется на три основных промышленных типа: богатые (Джанатас, Какджон) содержащие – 28 – 30% Р205, рядовые 21 –25% Р205, бедные – 18 – 21% Р205.

В 1984 – 85 годах на Джерой – Сардаринском месторождении в Центральных Кызылкумах была завершена детальная разведка, в результате которой в первые в Узбекистане была основана надежная сырьевая база для промышленности фосфорсодержащих удобрений. Зернистые фосфориты Центральных Кызылкумов, не имеют аналогов среды фосфоритовых месторождений СНГ и по составу близки к фосфоритам месторождений Северной Африки – карбонатному типу.

Утвержденные геологические запасы участков Джерой-Сардара и Тошкура в количестве 241млн. т. руды с содержанием 16,1% Р205 . А общие ресурсы Р205 с учетом разведенных запасов по Кызылкумскому бассейну оцениваются в 1,56 млрд. т. при среднем содержании в руде 19% Р205.

Вопросы для повторения:

1) По происхождению назовите наименования фосфорсодержащих горных пород?

2) В чем разница между ними?

3) К чему приводит изоморфное замещение фосфора с углеродом в фосфатных минералах фосфоритов?

4) В чем определяется ценность фосфатных руд?

Лекция 18

Химический и минеральный состав фосфоритов

План:

1) Характеристика фосфатных минералов

2) Химический и минеральные состав фосфоритов ( в том числе фосфо

ритов Центральных Кызылкумов)

Цель занятий: Ознакомить студентов основными фосфатными минералами и их сопутствующими другими минералами. Обосновать необходимости обогащения сырья с их химическими и минералогическими составами

( на примере фосфоритов Центральных Кызылкумов).

1. Фосфор принадлежит к числу довольно распространенных элементов: Вследствие легкой окисляем ости фосфор в свободном состоянии в природе не встречается. (№ 15 элемент. 5группа: 3 периоды: 5 групп m=31,3гр)

Источником получения фосфора служит минерал апатит ( содержит 41-42% пентоксида фосфора Р2О5 и горная порода – фосфорит ( состоящая из фосфата, близкого по составу к апатиту и ряда не фосфатных минералов, содержит 5-36% пентоксида фосфата).

Открытый в 1969 г. Х. Брантом фосфор (германия) первоначально был назван «холодным огнём», затем фосфором, что в переводе с греческого («фос» - свети и «фор» - несу) означает «светоносный» (светящееся в темноте вещество). Промышленное производство фосфора было организовано во второй половине ХIX в.

Примерно до 90-95% мировой добычи фосфатного сырья используется для производства минеральных удобрений. Внесение в почве 1т пентооксида фосфора дает прирост уряжая озимой пшеницы до 20-25т, картофеля и сахарной свекле до 60-70т (до 300к 1га) хлопко-сырца до 5-6т.

Остальные 5-10% фосфатного сырья расходуются на получение элементарного фосфора, фосфорной кислоты и различных солей, применяемых (в народном хозяйстве, в медицине, в фармакологии, химической, пищевой промышленности, в животноводстве и др.)

Источником получения фосфора служат фосфатные минералы. В природе известно с выше 120 фосфатных минералов. Наиболее распространены и имеют промышленное значение минералы апатитовых и фосфоритовых групп, основной из которых в последней – фторапатит Ca10(PO4)6F2 . К апатитом относятся минералы с общей формулой

Ca10(PO4)6 R2 (где R –фтор, хлор и гидроксил). Некоторая часть ионов – Ca в апатитах обычно замещена ионами Sr, Ba, Mg, Fe, Mn, а также трехвалентных редкоземельных элементов.

Другие апатитовые минералы являются продуктами замещения части фосфора углеродом (корбанат апатит, франколит и курскит): в качестве заместителей могут выступать элементы полуторных соединений ( железо, алюминий), а также щелочные металлы. В результате получается также апатитовые минералы, как крандоллит и милезит. Апатит имеет магматическое или метаморфическое происхождение. Из апатитов наиболее распространен фторапатит, меньшее – гидроксил апатит и ещё реже – хлорапатит. Апатиты входит в состав многих изверженных парод. Вкрапленные в них или сопутствующие им другие минералы магматическое происхождения имеет кристаллическое строение. К ним относится нефелин (натрий, калий) AlSiO4x nSiO2 , пироксены, эгирин NaFe(SiO3)2 титаномагнетит Fe3O4 x FeTiO2, ильменит FeTiO3, сфен CaTiSiO3, полевые шпаты и др.

2. Фосфориты – осадочные образования. Месторождения осадочных фосфоритов образовались в результате выветривания фосфатных пород, уноса их реками в моря.

Различают следующие группы и типы фосфоритов. В зависимости от условии накопления фосфатного вещества фосфориты подразделяется на три группы:

·  Хемогенные, образованные химическим путем;

·  Органогенные, образовавшийся за счёт скопления погибших организмов или органических выделение;

·  Вторичные, т. е. руда проявления прошедшие стадию размыва и последующей концентрации.

По вещественному составу фосфориты подразделяется на пять типов

1.  желваковые ( Вятко – камское месторождения);

2.  ракушечниковые ( Эстонии);

3.  микрозернистые (месторождения Каратау);

4.  остаточно – метасоматические ( Белкинское);

5.  зернистые ( Африканский тип).

В подавляющим большинстве фосфориты состоят из фторапатит. Реже из карбонатапатита, фторгидрооксилаппатита. Кроме фторапатит, в фосфатное вещество некоторых фосфоритов входят также франколит ( фторкарбонатапатит), и курскит.

Фосфоритовые руды отличается от апатитовых высокой дисперсностью содержащихся в них фосфатных минералов и тесным срастанием их с сопутствующими минералами – примесями.

Вследствие высокой дисперсности фосфатного вещества фосфориты в отличие от апатитовых руд обладают большой удельной поверхностью и растворяются в кислотах быстрее апатита.

Фосфоритные руды помимо фосфатного вещества содержат значительного количества других минералов: глауконита (R2O + RO)R2O3.4SiO2.2H2O ( где R2O – Na2O u K2O, RO – MgO, CaO u FeO, R2O3 – Fe2O3 u Al2O3 ): лимонита 2Fe(OH)3.Fe2O3 ; кальцита CaCO3; доломита CaCO3.MgCO3; магнезиальных силикатов ( например форстерита MgSiO4); каолина Al2O3. 2SiO2. 2H2O; пирита FeS2, полевых шпатов, кварца, и других, а также небольшое количества органического вещества.

Джерой – Сардаринское месторождения фосфоритов Центральных Кызылкумов расположено в центральной части Кызылкумского горно – рудного района в Тамдинском и Канимехском районах Навоийский области. Ближайшим населенным пунктом является поселок Мурунтау, расположенной в 30 км.

Общие запасы зернистых фосфоритов оцениваются в 10 млрд. т руды утвержденные запасы фосфоритов Кызылкума составляет 47 млн. т. 100% Р2О5 среднее содержание фосфатного ангидрида в руде составляет 19,4%.

Фосфориты сложены в основном фосфотизированными фаунистическими остатками, скрепленными тонкозернистым кальцитовым цементом.

Вопросы:

1) В чем характеризуется минералогический состав фосфоритов Центральных Кызылкумов?

2) На сколько типов подразделяются фосфориты по вещественному составу?

3) На сколько групп подразделяются фосфориты в зависимости от условий накоплений фосфатного вещества?

4) В скольких миллиардов тонн руды оцениваются общие запасы зернистых фосфоритов Центральных Кызылкумов?

Лекция 19

Область использования фосфорсодержащих руд

План:

1) Использование фосфора в народном хозяйстве

2) Общие требования к фосфатному сырью для химической переработки

Цель занятий: ознакомить студентов с основными областями применения фосфора.

1. Промышленное производство фосфора было организовано во второй половине ХIХ в. Примерно до 90 – 95 % мировой добычи фосфатного сырья используется для производство минеральных удобрений.

Источником получения фосфора служат фосфатные минералы. В природе известно свыше 120 фосфатных минералов. Наиболее распространены и имеют промышленные значения минералы апатитовых и фосфоритовых групп.

В соответствии с решениями Президента и Кабинета министров Республики Узбекистан возобновлены проектно - изыскательские работы на Джерой – Сардаринского месторождения фосфоритов.

Фосфатные минералы по составу сходны с фтор апатитом Са10(РО4)6 F2. От апатита фосфатные минералы отличаются тем, что в них изоморфно замещена часть фосфора углеродом или серой, а иногда в кристаллическую решетку входят гидроксильные группы.

В природе вначале образуются фосфатные минералы, в кристаллической решетке которых сосредоточиваются углерод и гидроксильные группы. Эти минералы имеют высокое содержание фосфатной части, растворяются в почвенных кислотах (так называемого лимонно-растворимого фосфата). Руды, содержащие такие минералы, используются в качестве удобрений в виде фосфоритной муки.

Мощные толщи верхних слоев месторождений воздействуют на фосфатные минералы высоким давлением и температурой, при этом фосфатное вещество обогащается фосфором за счет вытеснения части углерода и гидроксильных групп, а фтор - карбонат апатит (фосфорит) переходит во фтор апатит (апатит).

Кальциевые фосфаты (F>3%) с изоморфизмом СО23®РО3-4 фтор-карбонат апатиты (франколиты) имеют наибольшие распространения в фосфоритовых месторождениях; их формулы - Са10-n/2(РО4)6-n*(СО3)nF2, где n - число атомов фосфора, замещенных углеродом.

Фосфор фторкарбонатапатитов замещается также серой по схеме SO2-4 ®РО3-4 с образованием сульфатзамещенного фосфата типа Са9. 5Р5 SO24 F2.